Termodynamik
Bilans suszenia
AKADEMIA TECHNICZNO ROLNICZA
W BYDGOSZCZY
LABORATORIUM TERMODYNAMIKI
Skład grupy:
Grupa E
Sem V
Rok 1999/2000
1. Suszenie
Jest to proces cieplny rozdziału fazy ciekłej i stałej materiału wilgotnego przebiegający przy wykorzystaniu parowania fazy ciekłej. Rozpatrując suszenie opisuje się jego statykę, kinetykę i dynamikę. Statyka odnosi się do zależności występujących między składnikami struktury ciała a wodą w warunkach równowagi z otoczeniem. Kinetyka analizuje przebieg suszenia w czasie a dynamika stanowi analizę wymiany masy w materiale suszonym.
2. Statyka suszenia:
Ciała stałe wilgotne ze względu na strukturę ich budowy dzielimy na:
- ciała kapilarno-porowate, które w wyniku suszenia kurczą się nieznacznie, stają się kruche i łatwo zmieniają strukturę stając się proszkiem.
- ciała koloidalne, które w rezultacie suszenia wyraźnie zmieniają swoje wymiary liniowe, wydatnie się kurczą zachowując jednocześnie swoją elastyczność.
- ciała kapilarno-porowate - kurczą się nieznacznie, zachowują swoją postać i elastyczność.
W zależności od postaci wiązań molekularnych wyróżniamy wiązania:
- typu chemicznego
- typu fizyko-chemicznego
- typu fizyko-mechanicznego
3. Kinematyka suszenia:
Zawartość wody w wilgotnym materiale określa się następująco:
- wilgotność właściwa – Ws określająca średnią zawartość wody wyrażoną w [kg]
odniesioną do [1kg] suchego materiału i wyrażoną w kg wody/kg suchego materiału lub w procentach.
- wilgotność bezwzględna, określająca zawartość wody w 1kg materiału wilgotnego i wyrażona w kg wody/kg materiału wilgotnego lub w procentach.
4. Dynamika suszenia
Jest to wymiana masy między wilgotnym materiałem i czynnikiem suszącym, którym jest najczęściej powietrze i opisuje się dla przypadku parowania.
Wzór Daltona:
gdzie:
- gęstość strumienia masy odparowanej wody
- współczynnik parowania
- ciśnienie cząstkowe pary wodnej w otoczeniu
- ciśnienie cząstkowe pary wodnej w strefie nasycenia
- ciśnienie barometryczne
Traktując wymianę masy między wilgotnym materiałem a powietrzem stanowiącym czynnik suszący przyjęto, że przepływ masy między tymi fazami następuje jako dyfuzja molekularna w warstwie granicznej jaką stanowi warstwa przyścienna utworzona przy powierzchni wilgotnego materiału.
5. Opracowanie wyników.
Przeprowadzone pomiary zmian wilgotności i czasu suszenia im odpowiadającego umożliwiają wykreślenie krzywej suszenia i krzywej szybkości suszenia.
- średnia wartość wilgotności Wc śr
W c śr = 0,6457 [kg wody / suchego materiału kg]
- odchylenie standardowe σ wartości wilgotności
σ = 0,03052
- przedział ufności przy istotności 0,95 dla wartości wilgotności
0,63976 ≤ W t ≤ 0,64794
- średnią wartość szybkości suszenia
w śr = 0,0003587 [kg / kg *s]
- odchylenie standardowe σ wartości szybkości suszenia
σ = 1,15201*10-9
- wartość szybkości suszenia dla badanych próbek
W = 0,000001196 [kg / kg *s]
6. Wnioski
Ćwiczenie miało na celu zbadanie przebiegu procesu suszenia pięciu próbek z których każda ważyła około 18 g. Badane próbki umieszczono w suszarce typu FAB 1/2 w równych odstępach, co 5 minut dokonano pomiaru ubytku masy spowodowanego odparowaniem wody. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów została wykreślona krzywa suszenia w układzie masa - czas. Zauważyłem, że w miarę upływu czasu masa próbek malała i te ubytki były mniejsze. Ponieważ ziarno było bardzo mokre ubytki były dość znaczne (wilgotność mogła dochodzić nawet do 80% ) a następnie ubytki były małe (gdyż ciepło zostało pochłonięte na podgrzanie próbek )
4
mechanikk